丝杠的分类及作用、表面特点都是什么？

丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其加工精度。

1、丝杠的分类

机床丝杠按其摩擦特性可分为三类:即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。

由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。

滑动丝杠的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。

滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言，摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。

静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。其螺纹牙形与标准梯形螺纹牙形相同。但牙形高于同规格标准螺纹15～2倍，目的在于获得良好油封及提高承载能力。但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。

2、丝杠的结构特点及技术要求

（1）丝杠结构的工艺特点

丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径d的比值很大，一般为20～50，刚性较差。结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。

（2）精度等级

在国家标准GB785－65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。共有五项基本参数：即外径d、内径d1、中径d2、螺距t及牙形半角α/2。由于丝杠要传递准确运动，因此，按JB2886－81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为6个等级：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)。

各级精度丝杠应用范围如下：4级为目前最高级，一般很少应用；5级用于精密仪器及机密机床，如坐标镗床、螺纹磨床等；6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床；8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。

一般所说的精密丝杠是指5、6、7级丝杠。精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。

滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。

（3）技术要求

对于丝杠的技术要求可分为如下几项：

① 精度等级；

② 表面粗糙度；

③ 单个螺距允差和定长上的累积允差；

④ 中径圆度允差；

⑤ 外径相等性允差；

⑥ 外径圆跳动允差；

⑦ 牙形半角允差；

⑧ 中、外、内径允差等项。

3、材料的选择

丝杠材料的选择是保证丝杠质量的关键，一般要求是：

(1) 具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。

(2) 抗拉极限强度一般不低于588MPa。

(3) 有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。

(4) 材料硬度均匀，金相组织符合标准。常用的材料有：不淬硬丝杠常用T10A, T12A及45等；淬硬丝杠常选用9Mn2V，CrWMn等。其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差，常用于直径≤50mm的精密丝杠；CrWMn钢的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。

丝杠的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。

4、丝杠的加工工艺过程

不淬硬丝杠加工艺过程

图1所示为SM8625丝杠车床的丝杠。材料为T10A，精度为5级，其加工工艺过程见下表。

在机床上有一种部件是由细长长的金属棒制造的。上面是光洁度很高的表面，有的还要带有螺纹。一般在机床上面有螺纹的，叫丝杠。

1、按照国标GB/T175873-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杠，已俗称丝杠）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等特点；

2、当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。

3、滚珠丝杠丝母间因无间隙，直线运动时精度较高，尤其在频繁换向时无需间隙补偿。滚珠丝杠丝母间摩擦力很小，转动时非常轻松。

4、滚珠丝杠与电机连接时中间必须加装联轴器以达到柔性连接。同步带则可以直接用同步轮与电机出力轴连接。

5、滚珠丝杠副依据国家标准GB/T175873-1998，分为定位滚珠丝杠副（P）和传动滚珠丝杠副（T）两大类。精度等级共分七个等级，即1、2、3、4、5、7、10级，1级精度最高。依次降低。

6、滚珠丝杆转动一周螺母移动的距离为一个螺距距离,如果是丝杠每转一周螺母移动四个（或五个）螺旋线的距离，那么表示该丝杠是四线（或五线）丝杠，俗称四头（或五头）丝杠。

丝杠加工工艺丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其加工精度。

1、丝杠的分类

机床丝杠按其摩擦特性可分为三类:即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。

由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。

滑动丝杠的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。

滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言，摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。

静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。其螺纹牙形与标准梯形螺纹牙形相同。但牙形高于同规格标准螺纹15～2倍，目的在于获得良好油封及提高承载能力。但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。

2、丝杠的结构特点及技术要求

（1）丝杠结构的工艺特点

丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径d的比值很大，一般为20～50，刚性较差。结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。

（2）精度等级

在国家标准GB785－65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。共有五项基本参数：即外径d、内径d1、中径d2、螺距t及牙形半角α/2。由于丝杠要传递准确运动，因此，按JB2886－81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为6个等级：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)。

各级精度丝杠应用范围如下：4级为目前最高级，一般很少应用；5级用于精密仪器及机密机床，如坐标镗床、螺纹磨床等；6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床；8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。

一般所说的精密丝杠是指5、6、7级丝杠。精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。

（3）技术要求

对于丝杠的技术要求可分为如下几项：

①精度等级；

②表面粗糙度；

③单个螺距允差和定长上的累积允差；

④中径圆度允差；

⑤外径相等性允差；

⑥外径圆跳动允差；

⑦牙形半角允差；

⑧中、外、内径允差等项。

3、材料的选择

丝杠材料的选择是保证丝杠质量的关键，一般要求是：

(1)具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。

(2)抗拉极限强度一般不低于588MPa。

(3)有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。

(4)材料硬度均匀，金相组织符合标准。常用的材料有：不淬硬丝杠常用T10A,T12A及45等；淬硬丝杠常选用9Mn2V，CrWMn等。其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差，常用于直径≤50mm的精密丝杠；CrWMn钢的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。丝杠的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。

4、丝杠加工的典型工艺过程

在丝杠的加工为了获得较高的精度，加工工艺过程应考虑以下几点：

(1)对外圆和螺纹可分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度。

(2)每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。丝杠的精度要求越高，时效处理的次数也越多。

(3)每次时效处理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止时效处理时产生的变形；并除去氧化皮等，使加工有可靠而精确的定位基面。

(4)每次加工螺纹前，先加二L丝杠外圆(切削量很小)，然后以丝杠外圆和两端中心孔作为定位基面加丁：螺纹，逐步提高螺纹加工精度。

丝杠加工过程中校直和热处理工序，是保证丝杠精度，防止弯曲变形的关键工序。但是校直本身会产生内应力，这对精度要求较高的丝杠来说是不利的。因为内应力有逐渐消失的倾向，由于内应力的消失会引起丝杠的变形，这就影响了丝杠精度的保持。所以，对精度要求高、直径较大的精密丝杠，在加工过程中不较直，而是采用加大径向总余量和工序间余量的方法逐次切去弯曲变形，经多次时效处理和把工序划分的更细的方法来解决变形问题。

为避丝杠因自重引起弯曲变形，存放对应垂直放置，热处理时要在井式炉中进行。

一般不淬硬丝杠的螺纹经车削而成，而淬硬丝杠的螺纹在螺纹磨床上磨出螺纹。但对牙形半角大和大螺距、丝杠、螺纹的粗加工还是在淬硬前车削为好。

5、丝杠的热处理

首先要求对毛坯进行热处理，由于精密级和一普通级两类丝杠用料不同，它们的热处理方式也就不同。毛坯的热处理要求：(1)消除毛坯制造产生的内应力;(2)控制硬度以适应机械加工的切削性能，一般切削硬度控制在HBS140~248之间为宜。

通常含碳量在025%~05%的中碳钢用正火，含碳量05%~08%的亚共析钢或共析钢用退火。对于含碳量在08%~12%的过共析钢，由于其组织中存在粗片状珠光体及网状渗碳体，硬度比较高，要采取球化退火热处理(球化退火是将毛坯加热到750~780℃后，以40~40℃/时的速度冷却至500~550℃，然后在空气中自然冷却)。

6、基面的选择

由于热处理使丝杠产生变形，而义不允许有冷直法校直，必须用切削方法纠止。如果仍采用原来的中心孔就会使加工余量过大。另外，中心孔本身也会有变形，因此对于不淬硬丝杠采用切去原中心孔，重新打中心孔(最后一次修正中心孔工序除外)的方法。在重新打中心孔之前，找出丝杠径向圆跳动量为最大的圆跳动量的一半的两点，而后用中心支架支撑在这两点上并按外圆找正，切去原米的中心孔，重新打中心孔，这样就可使总加工余量减少很多。对于淬硬丝杠只能采用每次研磨中心孔的方法进行修正。

加工丝杠时，理论上是以中心孔为主要基面，外圆为辅助基面。实际上，在加工螺纹时，外圆本身的圆柱度和圆度，跟刀套与丝杠的配合精度，跟刀套与两顶尖连线的同轴度都成为影响螺纹加工精度的因素。因此工艺过程应为：在热处理启先加R一几外圆。再加工螺纹，以加工后的外圆定位。这样，终磨时外圆精度要求也相应地提高。

滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器

滚珠丝杠副的的性能特点：

高效率

：由于滚珠丝杠在其螺母与丝杠之间以滚珠滚动方式实现滚动摩擦,与各种滑动螺旋相比,滚珠丝杠副可获得高达97%的传动效率,从而使驱动扭矩降低到1/3以下

预紧及高刚性：有预紧要求时,滚珠丝杠副可能过变位导程,双螺母预压等多种方法实现螺母与丝杠间的预紧,从容不迫而消除轴向间隙或实现负向间隙在施加预紧的情况下,滚珠丝杠副的轴向刚性能够获得较大提高

高寿命

：滚珠丝杠之螺母、丝杠硬度均达到HRC58-62,滚珠硬度达到HRC62-66,且它们之间是滚动摩擦故滚珠丝杠杠副在设计适当的前提下可实现较高的疲劳寿命和精度寿命

可实现微量及高速进给：滚珠丝杠副不会产生如滑动螺旋中的蠕动现象,所以能实现正确的微量进给,只要进给脉冲足够小,滚珠丝杠副可实现亚微米级进给又因滚珠丝杠副发热低,而且能制作大导程丝杠,所以能实现高速进给；在保证低于滚珠丝杠副临界转速的前提下,大导程滚珠丝杠副可实现100m/min甚至更高的进给速度